DE3206593A1 - ARRANGEMENT FOR DETECTING THE OVERHEATING OF A CLUTCH FOR AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE - Google Patents
ARRANGEMENT FOR DETECTING THE OVERHEATING OF A CLUTCH FOR AN INTERNAL COMBUSTION ENGINEInfo
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Description
5/87 Fuji Jukogyo K.K.5/87 Fuji Jukogyo K.K.
Anordnung zum Feststellen der überhitzung einer Kupplung für einen VerbrennungsmotorArrangement for detecting overheating of a clutch for an internal combustion engine
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Feststellen der überhitzung einer Kupplung für einen Verbrennungsmotor und zum Verhindern einer durch die überhitzung verursachten Störung der Kupplung.The invention relates to an arrangement for locking overheating a clutch for an internal combustion engine and preventing it from overheating caused coupling malfunction.
Eine Kupplung, z.B. eine Reibungskupplung oder eine Elektromagnetkupplung, schlüpft zwischen einem Antriebsorgan und einem Abtriebsorgan, wenn die Drehzahl der Kurbelwelle des Motors von der Drehzahl einer Abtriebswe I Le abweicht. Der Schlupf erzeugt Wärme, welche die Temperatur der Kupplung erhöht. Im normalen Betrieb der Kupplung ist die Wärmemenge vernachlässigbar, wenn jedoch das Schlüpfen für eine längere Zeit andauert, werden die Kupplungselemente durch die überhitzung unwirksam.A clutch, e.g. a friction clutch or an electromagnetic clutch, slips between a drive element and an output member when the speed of the crankshaft of the motor deviates from the speed of an output gear I Le. The slip generates heat, which increases the temperature of the clutch. In normal operation the clutch is the amount of heat is negligible, but when hatching continues for a longer period of time, the coupling elements become ineffective due to overheating.
Zur Beschreibung der überhitzung einer Kupplung wird beispielsweise auf eine Elektromagnetkupplung für ein Fahrzeug Bezug genommen, die so angeordnet ist, daß das Kupplungsdrehmoment in Abhängigkeit der Motordrehzahl gesteuert wird, um einen glatten Start des Fahrzeugs zu ermöglichen, und zwar auch beim Start an einer steilen Steigung, wobei bei einem Schlüpfen in der Kupplung bei einer Motordrehzahl ein zum Starten geeignetes Kupplungsdrehmoment erzeugt wird. Wenn jedoch ein solcher Schlüpfzustand für längere Zeit andauert, wird die Kupplung überhitzt, was zu einer Verschlechterung des Kupplungsvorgangs führt. Um eine solche Störung zu verhindern, ist bei einer bekannten elektromagnetischen Kupplung ein Fühler zum Bestimmen der Temperatur der Kupplung vorgesehen, siehe JP-OS 56-60733. Es ist jedoch schwierig,To describe the overheating of a clutch, reference is made, for example, to an electromagnetic clutch for a vehicle, which is arranged so that the Coupling torque as a function of the engine speed is controlled to allow the vehicle to start smoothly, even when starting on a steep slope Incline, with a clutch torque suitable for starting being generated when the clutch slips at an engine speed. However, if such a slip condition continues for a long time, the clutch will overheated, which leads to a deterioration in the coupling process. To prevent such a disruption, is a known electromagnetic clutch A sensor is provided for determining the temperature of the coupling, see JP-OS 56-60733. However, it is difficult
die Temperatur eines hitzeerzeugenden Teils festzusteLlen, da der Teil in der Kupplung dicht eingeschlossen ist.determine the temperature of a heat-generating part, since the part is tightly enclosed in the coupling.
Deshalb ist ein Sensor vorgesehen, um die Temperatur eines Außenorgans der Kupplung, wie des Gehäuses, zu bestimmen. Deshalb kann eine schnelle Erhöhung der Temperatur, die durch ein dauerndes Schlüpfen verursacht wird, nicht sofort festgestellt werden, was zu einer Störung der Kupplung führen kann.Therefore a sensor is provided to measure the temperature of a External organ of the coupling, such as the housing, to be determined. Therefore, a rapid increase in temperature caused by continuous hatching cannot can be determined immediately, which can lead to a malfunction of the clutch.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Anordnung zu schaffen, welche die in einer Kupplung erzeugte Wärmemenge aus der Differenz zwischen der Drehza.hl eines Antriebsorgans der Kupplung und der Drehzahl eines Abtriebsorgans bestimmt. Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1. Eine Weiterbildung der Erfindung ist im Unteranspruch angegeben.The object of the invention is to create an arrangement which the amount of heat generated in a clutch from the difference between the Drehza.hl a Determines the drive member of the clutch and the speed of an output member. This task is solved by the features of claim 1. A development of the Invention is specified in the dependent claim.
Die Erfindung wird beispielhaft anhand der Zeichnung erläutert, in der sindThe invention is illustrated by way of example with reference to the drawing, in which
bei der Anordnung der Erfindung verwendet wird,is used in the arrangement of the invention,
Fig. 3 ein Blockschaltbild einer Schaltung zum Bestimmen der in der Kupplung erzeugten Wärmemenge und3 shows a block diagram of a circuit for determining the amount of heat generated in the clutch and
Fig. 4 ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.Fig. 4 is a block diagram of a further embodiment of the invention.
Gemäß Fig. 1 und 2 ist eine Elektromagnetpulverkupplung 1 zwischen einem (nicht gezeigten) Verbrennungsmotor und einem Vierganggetriebe 2 vorgesehen, das mit einer Enduntersetzungsvorrichtung 3 verbunden ist.1 and 2 is an electromagnetic powder clutch 1 between a (not shown) internal combustion engine and a four-speed transmission 2 provided with a Final reduction device 3 is connected.
Die Elektromagnetpulverkupplung 1 ist in einem Kupplungsgehäuse 4 vorgesehen. Die Elektromagnetpulverkupplung enthält eine Antriebsplatte 6, die mit dem Ende derThe electromagnetic powder clutch 1 is provided in a clutch housing 4. The electromagnetic powder clutch includes a drive plate 6, which with the end of the
KurbeLweLle 5 des Verbrennungsmotors verbunden ist, ein an der AntriebspLatte 6 festgelegtes ringförmiges Antriebsorgan 8, eine in dem Antriebsorgan 8 vorgesehene Magnet i si erungsspule 7 und ein Abtriebsorgan 1.0, djs durch eine Kei !.verzahnung an der Eingangswe L Le 9 des Getriebes 2 festgelegt ist, wobei ein Spalt 11 zu dem Antriebsorgan 8 frei bleibt. Magnetpulver P ist in einer Pulverkammer 12 vorgesehen und der Spalt 11 kann mit dem Pulver gefüllt werden. Eine Kappe 13 ist an dem Antriebsorgan 8 festgelegt. Die Kappe 13 hat einen zylindrischen Teil koaxial zur Eingangswelle 9, auf dem Schleifringe 14 festgelegt sind. Die Schleifringe 14 sind mit der Spule 7 durch Leitungen X verbunden. Gegen die Schleifringe 14 gedrückte Bürsten-16 sind in einem Halter 17 gehalten und mit der nachfolgend beschriebenen Steuereinrichtung durch Leitungen Y verbunden .Crankshaft 5 of the internal combustion engine is connected, a fixed to the drive plate 6 annular Drive member 8, one provided in the drive member 8 Magnet i si erungsspule 7 and an output member 1.0, djs by means of a keying on the input shaft 9 of the Transmission 2 is set, with a gap 11 to the drive member 8 remains free. Magnetic powder P is in one Powder chamber 12 is provided and the gap 11 can be filled with the powder. A cap 13 is on the Drive member 8 set. The cap 13 has a cylindrical part coaxial with the input shaft 9 the slip rings 14 are set. The slip rings 14 are connected to the coil 7 by lines X. Brushes 16 pressed against slip rings 14 are held in a holder 17 and connected by lines Y to the control device described below.
Bei dieser Ausbildung drehen sich die Antriebsplatte 6 und das Antriebsorgan 8 zusammen mit der Kurbelwelle 5 und das in der Pulverkammer 12 dicht eingeschlossene Magnetpulver wird zu der inneren Fläche des Antriebsorgans 8 durch Zentrifugalkraft gezogen. Wenn die Magnetisierungspule 7 durch den durch die Leitungen Y, die Bürsten 16, die Schleifringe 14 und die Leitungen X zugeführten Strom erregt wird, wird das Antriebsorgan magnetisiert, um einen Magnetfluß zu erzeugen, der durch das Abtriebsorgan 10 fließt, wie durch die Pfeile in Fig. 1 gezeigt ist. Das Pulver wird somit i ri dem Spalt angesammelt, so daß die Ausgangsleistung der Kurbelwelle 5 auf die Eingangswelle 9 über die Kupplung übert ragen wird.In this embodiment, the drive plate 6 rotates and the drive element 8 together with the crankshaft 5 and that sealed in the powder chamber 12 Magnetic powder is drawn to the inner surface of the drive member 8 by centrifugal force. If the Magnetizing coil 7 through the lines Y, the brushes 16, the slip rings 14 and the lines X supplied current is excited, the drive member magnetized to create a magnetic flux that passes through the output member 10 flows, as indicated by the arrows in FIG Fig. 1 is shown. The powder is thus accumulated in the gap, so that the output power of the crankshaft 5 will project on the input shaft 9 via the clutch.
In dem Getriebe 2 sind Antriebszahnräder 18 bis 21 für den ersten bis vierten Gang einstückig auf der Eingangswelle 9 angebracht. Die Antriebszahnräder 18 bis 21 sind jeweils in Eingriff mit Abtriebszahnrädern 23 bis 26. Die Abtriebszahnräder 23 bis 26 sind drehbar aufIn the transmission 2 drive gears 18 to 21 are for the first to fourth gear mounted integrally on the input shaft 9. The drive gears 18 to 21 are each in engagement with output gears 23 to 26. The output gears 23 to 26 are rotatable
der AusgangsweL le 22 parallel zu der Eingangswelle 9 angeordnet. Jedes der Abtriebszahnräder 23 und 24 kommt in Eingriff mit der Ausgangswelle 22 durch Betätigen einer Synchrongetriebeeinrichtung 27 und jedes der Abtriebszahnräder 25 und 26 kommt in Eingriff mit der Ausgangswelle 22 durch.eine Synchrongetriebeeinrichtung 28. Ein Rückwärtsantriebszahnrad 29 ist des weiteren auf der Eingangswelle 9 angebracht. Durch Betätigen des (nicht dargestellten) Schalthebels des Getriebes wird somit das Abtriebszahnrad 23 fest mit der Ausgangswelle 22 durch die Synchrongetriebeeinrichtung 27 ge- ! kuppelt und der erste Gang wird auf der Ausgangswelle 22 erhalten. In gleicher Weise können jeweils der zweite, dritte und vierte Gang durch Betätigen des Schalthebels erhalten werden.the output shaft 22 is arranged parallel to the input shaft 9. Each of the output gears 23 and 24 engages with the output shaft 22 by operating a synchromesh mechanism 27, and each of the output gears 25 and 26 engages with the output shaft 22 through a synchromesh mechanism 28. A reverse drive gear 29 is further mounted on the input shaft 9. By operating the shift lever (not shown) of the transmission, the output gear 23 is thus firmly connected to the output shaft 22 through the synchronous transmission device 27 ! clutch and first gear is obtained on output shaft 22. In the same way, the second, third and fourth gear can be obtained by operating the shift lever.
An einem Ende der Ausgangswelle 22 ist des weiteren ein Ausgangszahnrad 30 vorgesehen, das mit einem Ringzahnrad 32 in einem Differential 31 der Enduntersetzungsvorrichtung 3 in Eingriff ist. Die Ausgangsleistung der Ausgangswelle 22 des Getriebes 2 wird somit auf die Seitenzahnräder 36 über ein Gehäuse 33, eine Ritzelwelle 34 und Ritzel 35 und des weiteren auf die Antriebsräder über die Radwellen 37 übertragen. Gemäß der Erfindung ist ein magnetisch betätigter Drehzahlfühler 39 an der Innenwand des Kupplungsgehäuses 4 an einer Stelle nahe dem Antriebszahnrad 21 festgelegt. Der Drehzahlfühler 39 ist derart ausgebildet, daß, wenn das Magnetfeld durch einen Zahn des Zahnrads 21 geändert wird, ein AusgangsimpuIs erzeugt wird.At one end of the output shaft 22 is further an output gear 30 is provided which is connected to a ring gear 32 in a differential 31 of the final reduction device 3 is engaged. The output power the output shaft 22 of the transmission 2 is thus on the side gears 36 via a housing 33, a pinion shaft 34 and pinion 35 and further transmitted to the drive wheels via the wheel shafts 37. According to the invention is a magnetically operated speed sensor 39 fixed on the inner wall of the clutch housing 4 at a location near the drive gear 21. The speed sensor 39 is designed such that when the magnetic field is changed by a tooth of the gear 21, an output pulse is generated.
Gemäß Fig. 3 werden Zündimpulse eines Zündimpulsfühlers 40 für den Motor einem D/A (Digital-Analog)-Umsetzer 41 zugeführt. Der Ausgang des D/A-Umsetzers 41 ist mit einem Inverter 42 verbunden. Der Ausgang des Inverters 42 ist mit einem der Eingänge eines Addierers 43 verbunden. Der Ausgang des magnetisch betätigten Drehzah I füh lers 39According to FIG. 3, ignition pulses are an ignition pulse sensor 40 for the motor a D / A (digital-to-analog) converter 41 fed. The output of the D / A converter 41 is with a Inverter 42 connected. The output of the inverter 42 is connected to one of the inputs of an adder 43. Of the Output of the magnetically operated speed sensor 39
ist mit einem D/A-Umsetzer 45 verbunden, dessen Ausgang mit dem anderen Eingang des Addierers 43 über einen Widerstand 46 verbunden ist. Der Ausgang des Addierers ist mit einem der Eingänge eines Komparators 44 verbunden. Der Komparator 44 wird mit einer Bezugsspannung von einem Bezugsspannungsgenerator 47 am anderen Eingang gespeist. Der Komparator erzeugt ein hochpegeliges Ausgangssignal, wenn das AusgangssignaL des Addierers höher als die Bezugsspannung von dem Bezugsspannungsgenerator 47 ist. Der Ausgang des Komparators 44 ist mit einem Zeitgeber 48 verbunden, dessen Ausgang mit einer Warnvorrichtung 49, wie einem Summer, einer Lampe od.dgl., verbunden ist.is connected to a D / A converter 45, the output of which is connected to the other input of the adder 43 via a resistor 46. The output of the adder is connected to one of the inputs of a comparator 44. The comparator 44 is provided with a reference voltage from a reference voltage generator 47 at the other input fed. The comparator generates a high-level output signal, when the output of the adder is higher than the reference voltage from the reference voltage generator 47 is. The output of the comparator 44 is connected to a timer 48, the output of which with a Warning device 49, such as a buzzer, a lamp or the like., connected is.
Wie oben beschrieben wurde, wird die Kurbelwelle 5 wirkungsmäßig und magnetisch mit der Eingangswelle 9 durch Erregen der Spule 7 verbunden, so daß die Ausgangsleistung des Motors auf das Getriebe 2 übertragen wird. Das Schlüpfen der Kupplung kann durch die Differenz zwischen der Drehzahl (o?i) der Kurbelwelle 5 und der Drehzahl (ä>o) der Eingangswelle 9 festgestellt werden. Die in der Kupplung während des Schleifens erzeugte Wärmemenge steht in Beziehung zur Differenz der Drehzahlen (iOi-tOo) und des Drehmoments (Tc) der Kupplung.' Die Wärmemenge kann somit durch Integrieren des Produkts der Differenz (i^i- Wo) und des Drehmoments (Tc) mit der Schlüpfzeit erhalten werden. Wenn die Kupplung jedoch unter einem konstanten Kupplungsstrom ohne Änderung des Kupplungsdrehmoments schlüpft, ist die Wärmemenge proportional zu dem Produkt der Differenz (Q i-k)ο) und der Schlüpfzeit (t). Die überhitzung der Kupplung kann deshalb annähernd durch Aufrechterhalten einer großen Differenz (A3i-iOo) für eine vorbestimmte lange Zeitdauer festgestellt werden. Die Anordnung der Fig. 3 stellt die überhitzung der Kupplung fest, wie nachfolgend beschrieben wird.As described above, the crankshaft 5 is operatively and magnetically connected to the input shaft 9 by energizing the coil 7, so that the output of the engine is transmitted to the transmission 2. The slip of the clutch can be determined by the difference between the speed (o? I) of the crankshaft 5 and the speed (ä> o) of the input shaft 9. The amount of heat generated in the clutch during grinding is related to the difference between the speeds (iOi-tOo) and the torque (Tc) of the clutch. ' The amount of heat can thus be obtained by integrating the product of the difference (i ^ i- Wo) and the torque (Tc) with the hatching time. However, if the clutch slips under a constant clutch current without changing the clutch torque, the amount of heat is proportional to the product of the difference ( Q i- k) ο) and the slip time (t). The overheating of the clutch can therefore be detected approximately by maintaining a large difference (A3i-iOo) for a predetermined long period of time. The arrangement of FIG. 3 detects clutch overheating, as will be described below.
Die ZündimpuLse des Fühlers 40 haben eine Folgefrequenz, die proportional zur Motordrehzahl ist, nämlich der Drehzahl der Kurbelwelle 5. Der D/A-Umsetzer 41 setzt die Zündimpulse in ein Gleichspannungssignal tu i um, das proportional der Motordrehzahl ist. Andererseits erzeugt der DrehzahIfühler 39 Impulse mit einer Folgefrequenz proportional zur Drehzahl der Eingangswelle Die Impulse werden durch den D/A-Umsetzer 45 in einen Gleichstrom umgesetzt, der durch den Widerstand 46 fließt, um ein SignaliOo zu erzeugen. Die Schaltung ist so angeordnet, daß Signale oOi und i»J ο gleiche Spannungen haben, wenn die Drehzahlen der Kurbelwelle 5 und der Eingangswelle gleich sind. Das Signal lO i wird in das Signal - tOi durch den Inverter 42 umgekehrt. Beide Signale - tOi und ί\)ο werden durch den Addierer 43 addiert, um das Signal (Ä)i~iOo) zu erzeugen. Das Ausgangssignal (£vH-A)o) wird dem Komparator 44 zum Vergleichen mit einer Bezugsspannung von dem Bezugsspannungsgenerator 47 zugeführt. Wenn die Differenz (.CDi-lOo) niedriger •als die Bezugsspannung O^ ist, erzeugt der Komparator 44 ein niederpegeIiges Ausgangssignal. Wenn die Differenz (£ύ i- ld ο) höher als die Bezugsspannung C^ ist, erhält das Ausgangssignal des Komparators 44 einen hohen Pegel. Das hochpegelige Ausgangssignal des Komparators 44 bewirkt, daß der Zeitgeber 48 startet. Wenn das hochpegelige Ausgangssignal des Komparators 44 für eine vorbestimmte Zeit ti andauert, sendet der Zeitgeber 48 ein Signal /b zu der Warnvorrichtung 49 zum Signalisieren. Die überhitzungswarnung wird somit abgegeben, womit eine Störung der Kupplung verhindert wird.The ignition pulses of the sensor 40 have a repetition frequency which is proportional to the engine speed, namely the speed of the crankshaft 5. The D / A converter 41 converts the ignition pulses into a DC voltage signal tu i which is proportional to the engine speed. On the other hand, the speed sensor 39 generates pulses at a repetition frequency proportional to the speed of the input shaft. The pulses are converted by the D / A converter 45 into a direct current which flows through the resistor 46 to generate a signal iOo. The circuit is arranged so that signals oOi and i »J ο have the same voltages when the speeds of the crankshaft 5 and the input shaft are the same. The signal IO i is inverted to the signal -toi by the inverter 42. Both signals - tOi and ί \) ο are added by the adder 43 in order to generate the signal () i ~ iOo). The output signal (£ vH-A) o) is fed to the comparator 44 for comparison with a reference voltage from the reference voltage generator 47. If the difference (.CDi-10o) is lower than the reference voltage O ^, the comparator 44 generates a low-level output signal. If the difference (£ ύ i- ld ο) is higher than the reference voltage C ^, the output signal of the comparator 44 is given a high level. The high level output of comparator 44 causes timer 48 to start. When the high level output of the comparator 44 continues for a predetermined time ti, the timer 48 sends a signal / b to the warning device 49 for signaling. The overheating warning is given, which prevents the clutch from malfunctioning.
In Fig. 4 sind dieselben Teile wie in Fig. 3 mit denselben Bezugszeichen versehen. Das Ausgangssignal des Komparators 44 wird dem Zeitgeber 48 und auch dem Zeitgeber 50 zugeführt. Der Zeitgeber 50 ist mit einem Kreis 51 zum Ändern der Kupplungseinrückcharakteristik verbunden. Der Zeitgeber 50 ist des weiteren so eingestellt.In Fig. 4, the same parts as in Fig. 3 are with the same Provided with reference numerals. The output signal of the Comparator 44 is fed to timer 48 and also to timer 50. The timer 50 is with a circle 51 for changing the clutch engagement characteristic. The timer 50 is also set so.
daß er eine ZähLzeit t2· aufweist, die größer als eine Zählzeit ti des Zeitgebers 48 ist.that it has a counting time t2 · which is greater than one Counting time ti of the timer 48 is.
Der Zeitgeber 50 startet zur gleichen Zeit wie der Zeitgeber 48. Wenn die Zeit ti verstrichen ist, erzeugt der Zeitgeber 48 ein Signal /3 zum Betätigen der Warnvorrichtung 49 zum Signalisieren. Wenn der Kupp lungsstrom weiter durch die Spule 7 trotz der Warnung durch die Warnvorrichtung 49 fließt und die Zeit t2 verstrichen ist, erzeugt der Zeitgeber 50 ein Signal^*- . Das Signal f* betätigt den Kreis 51 zum Ändern der Kupplungseinrückcharakteristik. Beispielsweise wird eine hohe Spannung der Spule 7 zugeführt oder der Kupplungsstrom wird erhöht, um die Kupplung vollständig einzurücken, um das Schlüpfen zu stoppen. Als Ergebnis hält der Motorbetrieb an, so daß eine überhitzung der Kupplung verhindert werden kann.The timer 50 starts at the same time as the timer 48. When the time ti has elapsed, the timer 48 generates a signal / 3 to operate the warning device 49 to signal. If the clutch current continues to flow through the coil 7 in spite of the warning by the warning device 49 and the time t2 has elapsed, the timer 50 generates a signal ^ * -. The signal f * operates the circuit 51 to change the clutch engagement characteristic. For example, a high voltage is applied to the coil 7 or the clutch current is increased to fully engage the clutch to stop slipping. As a result, the engine stops operating, so that the clutch can be prevented from overheating.
Die Erfindung ergibt eine Anordnung, welche die überhitzung der Kupplung aus der Differenz zwischen den Drehzahlen des Antriebsorgans und des Abtriebsorgans der Kupplung feststellt, so daß eine durch die überhitzung verursachte Störung der Kupplung verhindert wird.The invention provides an arrangement which the overheating of the clutch from the difference between the Speeds of the drive member and the output member of the clutch, so that a malfunction of the clutch caused by the overheating is prevented.
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